一种实时可视化监控食品新鲜度的包装系统
原创 发布时间:2024-02-05 浏览次数: 80 来源: 高宝

核心提示:由于运输和/或储存过程中的食物变质,每年有超过13亿吨的可消费食品损失或浪费,占全球粮食总产量的三分之一。


  摘要:智能包装系统对食品的新鲜度进行实时可视化监控,在食品安全领域发挥着关键作用。近年来,以生物聚合物为基质,天然花青素为pH感应指示剂的新鲜度检测越来越受到人们的关注。然而,花青素迁移现象和薄膜相对较差的机械强度限制了生物聚合物智能包装系统的实用化。本研究在纤维素纸上构建了一种含有花青素(蓝莓花青素阳离子型)的pH/水分敏感壳聚糖(CS)/羧甲基纤维素(CMC)凝聚体,其中花青素被牢固地固定在纤维素纸上。蒸馏水中花青素的累积释放量由原CMC-Anth纸的78.14%降至19.42%。(CS/CMC-Anth)4比色纸的最大抗拉强度从初始滤纸的9.51 MPa显著提高到55.68 MPa,紧凑的CS/CMC-Anth双层结构使比色纸在折叠至少1000次后仍具有优异的结构稳定性。组装的(CS/CMC-Anth)4比色纸对pH/湿度有响应,可用于实时监测猪肉和水果的新鲜度。智能传感器技术与食品科学的融合,将使未来的食品行业呈现出绿色、高效、智能、精准、多元化的商业模式。


  图1. (a)智能(CS/CMC-Anth)n纸制备示意图。(b, f)原始滤纸的表面和截面SEM图像; (c, g) (CS/CMCAnth)1, (d, h) (CS/CMC-Anth)4 and (e, i) (CS/CMC-Anth)5。


  图2. 花青素的颜色响应及光谱特性

  在酸性条件下,花青素的主要结构为类黄酮阳离子,溶液呈现红色。在pH 4-7时,由于花青素结构变化,红色变浅。pH为8-11时,花青素溶液呈蓝紫色。在强碱性条件下,花青素溶液因花青素结构转化而呈棕黄色。由于花青素在不同的pH条件下具有明显的颜色变化,因此花青素颜色可以作为检测食品新鲜度的pH指标。通过肉眼观察复合纸的颜色变化,可以很直观地判断猪肉的新鲜度。相比之下,不含花青素的原始滤纸在猪肉储存期间没有颜色反应。因此,所制备的复合纸具有实时监测蛋白质类食品新鲜度的能力。


  图3. 比色纸在水果新鲜度监测中的应用

  数据表明,蓝莓的颜色和湿度变化与蓝莓的新鲜度呈良好的相关性,所制备的(CS/CMC-Anth)4纸具有检测水果新鲜度的能力。利用(CS/CMC-Anth)4纸的电导率和颜色变化可以实时检测新鲜水果的新鲜度。

  总结:该研究采用面状LBL组装方法成功制备了一种结构稳定的新型pH/湿度双敏感智能包装纸。作为比色纸, (CS/CMC-Anth)4纸对水果和猪肉的颜色反应都是肉眼可见的,在实时监测水果和猪肉的新鲜度方面显示出很大的潜力。本研究为食品包装领域中减少pH感应生物活性物质迁移和提高结构稳定性的智能包装系统的设计提供了一个新的视角。

  参考文献:

  Zhao Y, Li C, Xia X, et al. Eco-friendly and intelligent cellulosic fibers-based packaging system for real-time visual detection of food freshness[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 474: 146013.

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